Souvislosti
Najděte brouka! Jednotka STEM Lab nabízí vám a vašim studentům způsob, jak mluvit o projektech a opravovat je, když robot 123 nedělá to, k čemu byl určen. Studenti se seznámí s konceptem chyby ve svém kódu a budou pracovat prostřednictvím procesu ladění, aby identifikovali, našli a opravili chybu v různých projektech. Tento proces ladění dává studentům strategie, které sami řeší problémy, když se setkávají s kódovacími výzvami s robotem 123.
Co je to chyba?
Chyba je chyba v kódovacím projektu, která způsobuje, že robot provádí chování jinak, než bylo zamýšleno. Jak se vyskytují chyby? K tomu, aby robot provedl akci, se používá programovací jazyk nebo soubor pravidel, ve kterých symboly představují akce. V této jednotce jsou kodéry a kodéry programovacím jazykem robota 123. Každá karta Coder je příkaz, který odpovídá chování robota, které je definováno programovacím jazykem. Například karta kodéru „Drive 1“ (příkaz) způsobí, že se robot 123 pohne vpřed o 1 krok (chování).
Pokud tyto karty kodéru nejsou přesně přesné (například odbočte doleva místo doprava), chování robota nebude odpovídat našim očekáváním. Abychom změnili chování robota 123, měníme příkazy nebo kodérové karty, které jsou v našem projektu. Když studenti mluví o chybách a ladění v celé jednotce, pomozte jim vytvořit spojení mezi chováním robota a příkazy karty kodéru, které tvoří jeho programovací jazyk.
Roboti dělají přesně to, co jim řekneme, aby dělali, takže náš kód musí být přesný a přesný. Pečlivé plánování projektu může pomoci předcházet chybám, nicméně ladění je běžnou součástí kódování a lze očekávat chyby. Studenti zřídka dostanou svůj projekt zcela správně na první pokus, takže nalezení a oprava chyb bude častou vzdělávací zkušeností, protože studenti kódují svých 123 robotů, aby dělali různé věci.
Aby bylo možné zjistit, zda v projektu existuje chyba, studenti musí vědět, jaký je cíl projektu, aby mohli porovnat zamýšlené chování se skutečným chováním robota při spuštění projektu. V sekci Najdi chybu! STEM Lab Unit, animace zamýšleného chování robota 123 mohou být použity k vytvoření tohoto společného cíle se studenty. Mohou sledovat, jak se má robot pohybovat, pak sledovat tuto cestu na vlastní dlaždici nebo vyslovit cestu nahlas. Když si před zahájením procesu ladění uděláte chvilku na přezkoumání cíle projektu, zajistíte, aby byli všichni studenti na stejné stránce o tom, co má robot dělat, aby mohli snadno zjistit, zda je chování odlišné.
Jak ladíte projekt?
Ladění je proces identifikace, nalezení a opravy chyby v projektu, aby se robot 123 choval tak, jak bylo zamýšleno. S jasnou představou o cíli projektu mohou studenti sledovat třístupňový proces, aby zjistili, že dochází k neočekávanému chování, najít v projektu kartu( karty) kodéru, která způsobuje toto neočekávané chování, a opravit kód tak, aby použil jinou kartu(karty) kodéru, aby se robot choval tak, jak bylo zamýšleno.
Jak to vypadá ve třídě? Se svými studenty chcete nejprve zopakovat cíl projektu, než studenti spustí svůj kód s robotem 123, abyste se ujistili, že vědí, jaké je zamýšlené chování.
- Identifikovat – Chcete-li identifikovat chybu, studenti by měli sledovat 123 Robot, jak je projekt spuštěn. Když vidí, že se robot pohybuje způsobem, který je odlišný od toho, co očekávali, mohou upozornit svou skupinu nebo učitele, že je chyba. Studenti by pak měli vysvětlit, co se pokazilo – například „robot by měl odbočit doleva“, ale otočil se doprava; nebo „musí ujet pouze 1 krok, ale ujel 2“. Než přejdou k dalšímu kroku procesu, ujistěte se, že se všichni členové skupiny shodnou na tom, v čem je problém.
- Pokud je v projektu více chyb, začněte s první, která nastane. Postupujte podle procesu ladění zvlášť pro každou nalezenou chybu.
- Najít – Dále by se studenti měli podívat na svůj projekt, aby zjistili, která karta Coder způsobuje neočekávané chování. Studenti mohou být schopni číst nebo používat ikony na kartách kodéru a hledat klíčová slova jako „vlevo“ nebo „vpravo“ nebo čísla jako „1“ nebo „2“ pro rychlou identifikaci chyby v projektu. Možná budou muset spustit projekt, aby našli chybu – připomeňte studentům, že karta kodéru, která je spuštěna na robotu 123, bude na kodéru zvýrazněna zeleným světlem.
- Tlačítko Krok na kodéru je užitečným nástrojem pro nalezení chyby v projektu, protože umožňuje studentům zpomalit provádění projektu, takže robot 123 provádí každou kartu kodéru po jednom, s každým stisknutím tlačítka Krok. Tímto způsobem mohou studenti snadněji zjistit, která karta Coder je spuštěna, když dojde k neočekávanému chování, aby mohli najít chybu v projektu. V laboratoři 2 budou studenti používat tlačítko Krok jako součást procesu ladění. Chcete-li se dozvědět více o Procházení projektu s kodérem, přečtěte si tento článek Knihovny STEM.
- Oprava – Studenti by měli projekt opravit změnou odposlouchávané karty kodéru na takovou, která způsobí zamýšlené chování. Pokud například robot potřeboval odbočit doprava místo doleva, karta „Otočit doprava“ by měla nahradit kartu „Otočit doleva“ v projektu. Jakmile je oprava na místě, studenti by měli projekt znovu spustit a sledovat robota a kodér, aby zjistili, zda chybu opravili správně. V případě potřeby opakujte proces ladění.
Je důležité si uvědomit, že studenti nemusí opravit chybu správně na první pokus, a to je v pořádku. Ladění je proces řešení problémů, do kterého se zapojí pokaždé, když kódují své roboty, takže by se mělo stát něčím, do čeho se studenti s rostoucí nezávislostí pohodlně zapojí.
Vizuální podněty zabudované do VEX 123 pro podporu ladění
Ve VEX 123 jsou zabudovány funkce, které nabízejí vizuální zpětnou vazbu, zatímco studenti budují a provozují své projekty. Při použití dotykových tlačítek bude tlačítko „Start“ svítit barvou stisknutého tlačítka, aby se ukázalo, že byl zadán příkaz. Při použití kodéru může funkce zvýraznění poskytnout cennou zpětnou vazbu o tom, jak je projekt prováděn. Když je projekt spuštěn od začátku do konce pomocí tlačítka „Start“, zvýraznění bude svítit zeleně vedle karty kodéru, kterou spouští robot 123, jak je znázorněno na animaci níže. Tento dodatečný vizuální podnět může studentům pomoci konkrétním způsobem propojit chování robota s příkazem karty kodéru v programovacím jazyce.
Při použití tlačítka „Krok“, jako v laboratoři 2, je projekt spuštěn vždy po jedné kartě kodéru. Zvýraznění bude i nadále svítit zeleně vedle spouštěné karty kodéru a poté bude svítit žlutě vedle další karty kodéru, která má být provedena v projektu, jak je znázorněno v animaci níže.
Přidání žlutého zvýraznění, které označuje, která karta Coder je další, nabízí studentům nejen cenný vizuální podnět, ale také příležitost k predikci a konverzaci. Během procházení projektu mohou studenti chvíli předvídat, jaké chování bude robot 123 dělat před spuštěním každé karty kodéru. Když sledují chování robota, mohou pak porovnat skutečné chování se svým očekávaným chováním a mohou se společně zapojit do ladění. Pokud mají studenti různé předpovědi, může to být cenný moment učení, protože mluví o tom, proč si myslí, že dojde k určitému chování a jak je toto chování spojeno s kartami Coder v projektu.
Podporovat pozitivní kulturu ve třídě kolem ladění
Pokud chceme, aby se studenti skutečně zapojili do testování projektů a procesu ladění, je nesmírně důležité mít širší kulturu ve třídě, která chyby rámuje jako produktivní, nikoli represivní. Pokud se snaží chyby skrývat, nebo se bojí hovořit o své logice s ostatními, bude proces ladění mnohem obtížnější a méně užitečný pro učení. Chyby v projektu kódování jsou skvělou příležitostí se učit, zapojit se do řešení problémů a spolupracovat s ostatními na společném cíli. Zřídka budou studenti napoprvé kódovat celý projekt správně, takže ladění je součástí iterativní povahy kódování pro každého, kdo se učí informatiku. 
Existuje mnoho způsobů, jak to udělat, od oslavování chyb s věcmi jako „Bug Museum“ nebo „Bug Hall of Fame“1, kde studenti a učitelé zveřejňují chyby projektu a jejich opravy, aby se všichni mohli zamyslet. Učitelé odměnili studenty za nalezení brouků tím, že rozdávali plastové hračky proti broukům pokaždé, když byla chyba „oznámena“ třídě, takže ladění je nejen nezbytné, ale také zábavné! Studenti si mohou nakreslit nebo vybarvit své vlastní papírové výřezy chyb, které použijí jako indikátor, že mají chybu ve svém projektu. Studentské skupiny vám tak mohou dát vizuální signál, že ladí, aniž by slovně rušily ostatní studenty. Bez ohledu na to, jak se rozhodnete oznámit chybu, je důležité oslavit nález a zdůraznit přetrvávající řešení problému, které studentům umožnilo jej opravit!
Proces ladění v Find the Bug! STEM Lab Unit lze použít s jakoukoli metodou kódování – Touch, Coder nebo VEXcode 123. VEX 123 Printables může být užitečným nástrojem pro studenty při ladění jejich projektu. Například při kódování pomocí dotykových tlačítek může být užitečné, aby studenti používali plánovací a pohybové plánovací tiskárny, aby měli vizuální reprezentaci svého dotykového projektu, kterou mohou zkontrolovat, když se snaží najít chybu ve svém kódu. Tisknutelná dotyková tlačítka mohou být navíc užitečným nástrojem pro plánování nebo opravu projektu, protože poskytují hmatatelnou položku, se kterou lze manipulovat, zatímco studenti zjišťují, jak svůj projekt opravit. Další informace o přizpůsobení této jednotky pro jiné metody kódování naleznete na stránce Alternativní metody kódování v přehledu jednotek.
Jaké kodérové karty potřebujete?
Níže je uveden seznam hlavních kodérových karet použitých během této jednotky. Ostatní karty kodéru potřebné k dokončení jednotky jsou uvedeny za tabulkou. Podrobnější informace o organizaci a distribuci karet kodéru studentům naleznete v části Nastavení prostředí v souhrnu v každé laboratoři.
| Karta | Chování | Příklad |
|---|---|---|
 |
Spustí projekt po stisknutí tlačítka „Start“ na kodéru. | |
 |
123 Robot pojede dopředu po dobu 1 délky robota nebo 1 čtverce na poli 123. |  |
 |
123 Robot pojede dopředu po dobu 2 délek robota nebo 2 čtverců na poli 123. |  |
 |
123 Robot se otočí o 90 stupňů doleva. |  |
 |
123 Robot se otočí o 90 stupňů doprava. |  |
Další kodérové karty z kategorií Motion, Sound nebo Looks mohou být použity k tomu, aby studentům nabídly další možnosti ladění během Labs. Úplný seznam karet kodéru a jejich chování naleznete v článku referenční příručky pro karty kodéru VEX v knihovně STEM.
Strategie pro výuku s kodérem v této jednotce
Kodér nabízí studentům a učitelům příležitost snadno a hmatatelně se zapojit a sdílet kód během činností laboratoře.
Podpora předčtenářů nebo raných čtenářů — Karty kodéru jsou navrženy tak, aby podporovaly předčtenáře nebo rané čtenáře, pomocí ikon, které představují slova samotné karty, takže studenti mohou v podstatě číst obrázky, pokud ještě nemohou číst slova. Povzbuzujte studenty, aby používali tyto obrázky ikon, které jim pomohou při vytváření a ladění jejich projektů. Posilte to odkazem na obrázky na kartách Coder, když je pojmenováváte se studenty, jako například „Karta When start 123 Coder, ta se zelenou šipkou, jde vždy první.“
Použijte kodér jako tabuli — Jakmile jsou karty kodéru vloženy do kodéru, studenti mohou zvednout svůj kodér, aby ukázali svůj kód, stejně jako by drželi tabuli s matematickým řešením. Během Find the Bug! STEM Lab Unit, tato strategie může být použita jako prostředek pro kontrolu, zda studenti přesně znovu vytvořili odposlouchávaný kód pro každou ladící aktivitu. Můžete rychle a snadno zjistit, zda jsou použity správné karty Coder, zda jsou vloženy ve správném pořadí, a ujistěte se, že nejsou vzhůru nohama nebo dozadu. Čísla na každém slotu můžete použít k tomu, abyste studenty upozornili na konkrétní část jejich kódu, a to tak, že řeknete například „Zkontrolujte slot číslo 2, abyste se ujistili, že je vaše karta Coder zcela vložena“.
Další informace o používání kodéru jako výukového nástroje naleznete v tomto článku znalostní báze.
Odstraňování problémů s kodérem
Kódování s kartami Coder a Coder nevyhnutelně vyžaduje určité řešení problémů a ladění. I když je to cenná součást procesu učení, zde je několik řešení nejčastějších problémů, se kterými se v této jednotce můžete setkat:
-
Karty kodéru vypadnou při přesunu kodéru — Když žáci drží své kodéry s kartami kodéru v nich, připomeňte jim, aby je drželi rovně a nenakláněli je do strany. Při naklonění doprava (nebo na otevřenou stranu kodéru) mohou karty kodéru vypadnout. Vzhledem k tomu, že levice a pravice nejsou pro mladé studenty vždy spolehlivé, povzbuzujte je, aby kodér nenakláněli žádným směrem.
Karty kodéru vypadnou při přesunu kodéru -
Karta kodéru je nesprávně orientována — Připomeňte studentům, aby se ujistili, že jejich karty kodéru jsou vloženy ve správné orientaci - se slovy a obrázky směřujícími k nim a obrázky na pravé (nebo otevřené straně) kodéru. Pokud jsou karty vzhůru nohama nebo vzad, požádejte studenty, aby je vytáhli a znovu vložili správným směrem.
Karta kodéru je nesprávně orientována -
Slot karty kodéru zobrazuje při spuštění červené světlo — Pokud se vedle karty kodéru objeví červená kontrolka, nemusí být karta kodéru zcela vložena do slotu. Připomeňte studentům, aby karty Coder zcela zatlačili dovnitř nebo je vyjmuli a znovu vložili, pokud k tomu dojde. Podívejte se na animaci níže a podívejte se na příklad.
Video soubor
Další informace o používání kodéru naleznete v článku Použití znalostní báze kodéru VEX 123.